心臟植入物,例如心臟起搏器和心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器,壽命有限,因?yàn)樗鼈冇蔁o法充電的電池供電。大約每十年需要更換一次手術(shù),給患者帶來困難,其中許多人已經(jīng)很脆弱,并且會給醫(yī)療系統(tǒng)帶來巨大的成本。
達(dá)特茅斯的工程師與德克薩斯大學(xué)圣安東尼奧分校的臨床醫(yī)生合作開發(fā)并測試了一種以心跳為能源的發(fā)電機(jī)。也許有一天,這項(xiàng)技術(shù)將無限期地為心臟植入物提供動力,使患者免于連續(xù)手術(shù)并顯著降低此類治療的總體成本。
該技術(shù)依賴于壓電薄膜能量轉(zhuǎn)換材料,該材料與連接到心臟的電極引線集成在一起。當(dāng)心臟泵浦時(shí),引線來回移動,壓電機(jī)構(gòu)每次心臟收縮和擴(kuò)張時(shí)都會產(chǎn)生電信號。
根據(jù)發(fā)表在Advanced Materials Technologies上的研究人員的一項(xiàng)研究,當(dāng)模擬心臟泵以每秒一拍時(shí),他們當(dāng)前的原型能夠產(chǎn)生0.5 V和43 nA。這可以通過額外的“檢測質(zhì)量”僅增加32毫克來產(chǎn)生幾乎兩倍的功率輸出,但這會對心臟產(chǎn)生更大的需求。
新系統(tǒng)的所有組件都具有生物相容性,并且設(shè)計(jì)使得心臟周圍的空間很小。還有許多工作要做,以優(yōu)化能源轉(zhuǎn)換,并進(jìn)一步擴(kuò)大技術(shù)規(guī)模。盡管如此,正如第一輪動物研究所顯示的那樣,我們很快就會看到心臟植入物持續(xù)整個(gè)病人的一生。
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